数据通信技术

电信分院 08通信2班 张军祥 20080210420213

摘要: 数据通信是依照一定的协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信

息的一种的通信方式和通讯业务。他可以实现计算机与计算机、计算机和终端、终端和终端之间的数据信息传递。他是继电报、电话业务之后的第三种最大的通信业务。数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在崐两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线崐数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不崐同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

关键词: 数据通信技术；数据通信原理；数据通信应用；

ABSTRACT:Data communications in accordance with certain agreements, use of data

transmission technology to transfer data between two terminals as a means of communication of information and communication business. It can achieve the computer and the computer, the computer and terminals, terminal and transfer data between terminals. It is following the telegraph and telephone services after the third largest communications business.Data communication is the communication technology and computer technology combined generated a new means of communication. To transfer information between the two Queensland must have a transmission channel, according to the different transmission media have wired data communications and wireless data communications sub-Kun. But they are all through the transmission channel will link up with computer data terminal, Ershi not Queensland location data terminal to achieve the same hardware and software and information resources sharing.

Keywords: Data communication technology; Data communication application; Data

communication principle;

1数据通信原理

数据终端 DTE:分组型终端 PT 和非分组型终端 NPT 两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端TeLetex、用户分组装拆设备PAD、用户分组交换机、专用电话交换机PABX、可视图文接入设备VAP、局域网LAN 等各种专用终端设备; 非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备DCE 组成。如果传输信道为模拟信道,DCE 作用是进行模拟信号和数字信号的转换; 如果传输信道为数字信道,DCE 作用是实现信号码型与电平的转换, 以及线路接续控制等。传输信道除有模拟信道和数字信道外, 还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路。

2数据通信的交换方式

2.1 电路交换

电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时,使用同一条实际的物理链路。电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网(CSPDN)等通信网络中。

2.2 报文交换

报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中(内存或外存),当所需输出电路空闲时,再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储—转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的以报文为单位进行存储转发的数据通信。

2.3 分组交换

分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块(称为分组或打包),将这些分组以存储—转发的方式在网内传输。分组交换适用于对话式的计算机通信,如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面,传输质量高,成本较低,并可在不同速率终端间通信。

3数据通信的分类

3.1 有线数据通信

数字数据网DDN 利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说 DDN 是把数据通信技术、数字通信技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。

3.2 无线数据通信

无线数据通信也称移动数据通信,移动数据通信是通过无线电波的传达来传送数据的, 因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说, 移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。通过与有线数据网互联, 把有线数据网络的应用扩展到移动和便携用户。

4网络及其协议

4.1 计算机网络

计算机网络(Computer Network),就是通过光缆、双绞电话线或有线、无线信道将两台以上计算机互联的集合。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网和局域网4种。

4.2 网络协议

网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。

TCP/IP实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议和因特网协议。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分4层: ① 网络接口层; ② 网络层; ③ 传输层; ④ 应用层。

5数据通信的有关技术

5.1数据传输的概念及术语-直接连接

两台设备之间传输信道为直接连接的通信形式，在此信道上除了用于增强信号的放大器或中

继器外，没有其他的中间器件。频率：单位时间内信号重复的速度。（周/秒或赫兹)频谱：信号所包括频率的范围。带宽：信号的大部分能量往往包含在频率较窄的一段频带中，这个频带称为有效带宽或带宽。任何数字信号的波形都有无限的带宽。对任何给定的介质，传输带宽越宽，则成本越高。带宽越限制，信号失真越大，接收器出错的概率越高。数据传输速率和带宽的关系：数据信号传输速率越高，其有效的带宽越宽。同样，传输系统的带宽越宽，该系统能传送的数据传输速率越高。另外，如果信号中心频率越高，潜在带宽就越宽。

5.2模拟和数字数据传输

模拟信号是连续变化的电磁波，不同的频谱可通过不同的介质传播。数字信号是一种电压脉冲序列，通过有线介质传输。模拟数据是时间的函数，且占据有限的频谱，这种数据能用占据相同频谱的电磁信号表现。数字数据可用数字信号表现，通过调制解调器，数字信号能用模拟信号表现。用编码译码器对模拟数据编码产生数字信号，用数字化比特流近似地表示。模拟传输：不关心传送的内容，通过放大器传播，来提高信号的能量。数字传输：关心信号的内容，信号通过中继器传播，在每个中继器从入口处取得信号后，将由 1和 0构成的比特流再生后产生新的数据信号并将其从出口送出。

5.3传输损耗衰减的三个问题

a、接收到的信号必须有足够的强度。b、信号必须比收到的噪声维持一个更高的电平。c、在模拟信号传输中，衰减是频率的增量函数。解决a、b问题用增加信号强度，设置放大器或中继器。解决c问题是使用技术手段使在某个频带内的频率衰减趋于相等或使用高频放大器将高频放大。延迟变形：由于信号中各种成分延迟使得接收到的信号变形的这种效果。这是有线类传输噪声：传输和接收之间的某处插入的不必要的信号。它是通信系统性能（特别是带宽的使用效率）的主要制约因素。四类噪声：a、热噪声：是温度的函数。b、内调制杂音：当不同频率的信号共享同一传输介质的时候，可能导致内调制杂音。这些信号的频率是某两个频率和、差或倍数。c、串扰：信号通路之间产生的不必要的耦合。d、脉冲噪声：是非连续的，在短时间里具有不规则的脉冲或噪声峰值，并且振幅较大。对数字传输影响较大。

信道容量：对在给定条件，给定通信路径或信道上的数据传送速度。信道的最大容量：1）、Nyquist定理：C = 2Wlog2M 是非理想有限带宽无噪声信道的最大数据传输的表达式。2）、Shannon定理：C = W log2(1+S/N) 其中C为信道容量（b/s),W为信道带宽(Hz)，S/N为信（号）噪（声）比(dB)。此定理是估计有噪声信道的最高极限速率的依据。

5.4有线传输介质

同轴电缆：分为75欧姆宽带同轴电缆和50欧姆基带同轴电缆。局域网中常用基带电缆：数据传输率达10Mb/s，均用于总线拓扑结构。分细缆和粗缆：细缆的断头要装基本网络接头（BNC)或50欧姆终端匹配器，再接在 T型连接器两端。最大传输距离925米，粗缆：必须装收发器和收发器电缆。最大距离可达2500米。

双绞线电缆：主要用于星形拓扑结构。分非屏蔽（UTP）和屏蔽（STP）电缆。传输距离限于100米内。内部的多对双绞线采用了每对电缆的绞矩与所能抵抗电磁辐射干扰成正比，并可降低非平衡型互电容。非屏蔽双绞线（UTP）定义了五种质量类别，计算机网络中常用的有三种：第3类：传输特性最高规定16MHz，用于语音和数据最高传输速率为10Mb/s。第4类：传输特性最高规定20MHz，用于语音和数据最高传输速率为16Mb/s。第五类：传输特性最高规定100MHz，用于语音和数据最高传输速率为155Mb/s。

光纤：由纤芯（光的通路）、包层（多层反射玻璃，将光线反射到纤芯）及保护层组成。常用于点到点的远距离传输。由于光纤在任何时间只能单向传输，因此实现双向通信必须成对出现。用光纤来传输电信号时，在发送端先要将其转换成光信号，而在接收端要由光检波器还原成电信号。可分为单模和多模两种传输方式：单模提供单条光通路，衰减小，容量大，但价格昂贵；多模光纤发散为多路光纤。每一路光纤走一条通路。

5.5无线传输介质

大气和外层空间是提供电磁信号传播的无线型介质。传输和接收是通过天线完成的。无线传

输有定向和全向两种方法。1）、地面微波：要求在“可视线”范围内进行传输，通过微波中继站的串联使用完成远距离远程通信服务。2）、卫星微波：通信卫星是一个微波转播台。卫星从一个频率（上行链路5.93-6.42GHz）接收地面传输来的信号，将其放大或再生后，再从另一个频率（下行链路3.7-4.2GHz)发送到地面站。具有广播性质，但有1/4秒的传输延迟。3）、红外传输：使用调制非相干红外线光的收发机进行可视线内直接或经浅色表面的反射传递信息。

5.6数据编码

数字数据的数字信号编码：用两个电压电平来表示两个二进制数字。编码方式有：a、不归零制NRZ：无电压表是0，负电压表是1。b、曼彻斯特码：在每位的中间有一个跳变，既作为时钟又作为数据，从高到低的跳变表示1，从低到高的跳变表示0。c、差分曼彻斯特码：取值由每位开始的边界是否存在跳变而定，一位的开始边界有跳变代表0，无跳变代表1。

数字数据的调制编码：在模拟信道上传输数字信号时，将数字数据调成模拟信号才能传送。数字数据用模拟信号进行调制的三种形式：a、幅移键控法ASK（调幅）：用载波频率的两个不同的振幅来表示两个二进值。b、频移键控法FSK（调频）：用载波频率附近的两个不同的频率来表

示两个二进值。c、相移键控法PSK（调相）：用载波信号的相位移动来表示数据，可以用多于二相的位移。

模拟数据的数字信号编码：将模拟数据转换成数字数据。常用调制方式：脉冲编码调制（PCM编码），将一个模拟信号转换为二进制数码脉冲序序列的过程。

PCM编码过程：

采样：根据采样定理，每隔一定时间对连续模拟信号采样，产生离散的脉冲信号。采样定理：一个连续变化的模拟信号，假设有最高频率或带宽Fmax，若周期采样周期为T，则采样频率为F=/T，若能满足 F=1/T>=2Fmax，即采样频率大于或等于模拟信号最高频率的两倍，那么采样后的离散序列就能无失真地恢复出原始连续模拟信号。 量化：把采样所得到的脉冲信号按量级比较，并且“取整”，把脉冲信号转换成数字信号。这是一个分级过程。 编码：用以表示采样序列量化后的量化幅度，用一定位数的二进制码表示。如果有N个量化级，就应当有log2N位二进制数码。

6数据通信的应用前景

6.1 有线数据通信的应用

(1) 数字数据电路(DDN)的应用范围有:①组建公用数字数据通信网。②可为公用数据交换网、各种专用网、无线寻呼系统、可视图文系统、高速数据传输、会议电视、ISDN(23B+D信道或30B+D信道)、邮政储汇计算机网络等提供中继或数据信道。③为帧中继、虚拟专用网、LAN,以及不同类型的网络提供网间连接。

(2) 分组交换网的应用:①电子信箱业务,又称电子邮件。它是一种以存储—转发方式进行信息交换的通信方式。②电子数据交换业务。电子数据交换(EDI)是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物,又被称为“无纸贸易”。EDI用电子单证代替了纸面单证,由传统的多点对多点的联系变为网络信息传递。EDI技术是商业中极为重要的工具,在国内外都得到广泛的应用。③传真存储转发业务。传真存储转发是把计算机与通信技术结合起来,建立智能化的传真网。存储—转发技术的核心是传真交换机。④可视图文业务。可视图文业务是一种利用现有公用电信网络开发出来的新型、公用、开放式的信息服务系统。

6.2 无线数据通信的应用

(1) 移动数据通信在业务上的应用。 移动数据通信的业务,通常分为基本数据业务和专用数据业务两种。基本数据业务的应用有电子信箱、传真、信息广播、局域网(LAN)接入等;专用业务的应用有:个人移动数据通信、计算机辅助调度、车船舰队管理、GPS汽车卫星定位、远程数据接入等。

(2) 移动数据通信在工业及其他领域的应用。①固定式应用是指通过无线接入公用数据网的固定式应用系统及网络。②移动式应用是指野外勘探、施工、设计部门及交通运输部门的运输车、船队和快递公司为发布指示或记录实时事件,通过无线数据网络实现业务调度、远程数据访问、报告输入、通知联络、数据收集等均需采用移动式数据终端。③个人应用是指专业性很强的业务技术人员、公安外线侦察破案人员等需要在外办公时,通过无线数据终端进行远程打印、传真、访问主机、数据库查询、查证等。

总结

数字数据网(D D N)开始在通信网应用，促进通信网的快速发展，

并逐步向数字化、综合化、宽带化方向发展。信息高速公路将通过同步数字体系(SDH)等大容量光纤、多媒体技术，把电话、传真、数据、动态图像等各种通信业务综合在一起，采用计算机综合处理，应用A T M技术，以交互方式快速传递，把全国各种信息连接起来，使各类信息在不同层次上相互交流，实现信息资源共享。

参考文献

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